欧阳明高:5年后看好这4项技术
“光伏闪充、全固态电池、全车身钙钛矿薄膜和车网互动。”
全国政协常委、中国科学院院士、清华大学教授欧阳明高在2025泰达汽车论坛上演讲时,点名这四项在未来5年非常有前景的技术。
欧阳明高认为,中国新能源汽车革命的下半场并不是整车智能化,真正的下半场是能源低碳化,未来改革机遇最大的红利是电力全面市场化,在这一阶段发展中,上述几项技术很关键。
“海外的车企,尤其奔驰公司都在搞这几项技术,包括全固态电池、滑板底盘、轴向磁通电机、钙钛矿叠层、车网互动等”。欧阳明高提醒道,“我们现在好像超过他们了,但不可能一直是这样,下一阶段的竞争也不能放松。”
新能源汽车发展即将进入新阶段即低碳化阶段。论坛上,欧阳明高针对能源低碳化方面的车网互动进行了深度分析,对这一领域的经济价值、发展意义以及增长潜力等进行了系统阐述。
01
第三次能源革命:从1.0到2.0的跨越
对于新能源汽车产业发展阶段,欧阳明高提出“三阶段论”:第一阶段是动力电动化,2010年战略确立,2021年实现爆发,2025年销量预计突破1500万辆,标志着“电动汽车时代”的成熟;第二阶段是整车智能化,当前正处于快速推进期,开启“智能化电动汽车时代”,但需警惕Robotaxi等无人驾驶技术普及后对汽车销量的冲击;第三阶段是能源互动化,预计2030-2035年进入“下半场”,核心是围绕双碳战略,依托绿电、绿氢,抓住电力全面市场化机遇,通过车网互动等模式,让汽车成为能源系统的重要组成部分,挖掘新的价值增长点。
新能源汽车革命正契合了第三次能源革命的发展内涵。
回顾历史,人类已历经两次能源革命,分别是从柴薪向煤炭、从煤炭向油气的转型。如今,第三次能源革命正蓬勃展开,其核心是构建以新能源为主体的能源体系。在欧阳明高看来,这包含5大单项技术、4大集成技术与3大共性技术,且已从分开发展的1.0阶段迈向融合发展的2.0阶段。
在新能源1.0阶段,中国5大单项基础技术已实现全球领先。其一,可再生能源转型成效显著,光伏与风电成为主力军,但二者“靠天吃饭”的间歇性特点,给能源稳定供应带来挑战;其二,集中与分布结合式系统兴起,建筑不再仅是用能终端,更被赋予“微型发电厂”的新角色;其三,储能技术快速发展,氢气、电池等成为存储间歇式能源的关键,截至2025年上半年,电池储能已占全部储能的60%,超越抽水蓄能,成为电力系统重要的调节力量;其四,能源互联网技术打破能源孤岛,实现分布式能源的高效互联;其五,电动汽车实现功能升级,不仅是出行工具与用能装置,更化身可充可放的储能终端,具备与电网互动的独特能力。
随着技术发展与产业需求变化,新能源革命进入2.0融合发展阶段。在四大协同式智慧能源系统方面,交通领域推进车-能-路-云一体化,电力领域构建源-网-荷-储一体化,工业领域打造光-储-氢-热一体化的零碳园区,建筑领域发展光-储-直-柔一体化,形成多领域协同发展的新格局。
而三大共性关键集成技术则为融合发展提供支撑,氢能与绿氢储能适用于火电厂燃煤替代等长周期储能场景,储能与电池储能多用于电化学储能电站等中周期储能需求,智能与智慧储能则在车网互动等短周期储能中发挥重要作用。
欧阳明高指出,现在我国新能源产业发展已面临新的转折点。电力市场改革持续深化,已经成为当前市场化机遇最大的领域,也为新能源产业从1.0向2.0跨越注入强劲动力。
02
车网互动:削峰填谷,挖掘汽车新价值
车网互动(V2G)是连接新能源汽车与电力系统的核心纽带,同时也是成为破解电网困境、挖掘汽车产业新价值的关键所在。
从现实背景来看,车网互动的发展势在必行。一方面,我国电动汽车保有量持续攀升,带来巨大的充电需求;另一方面,风电、光伏在电力结构中的占比不断提高,如山东地区中午光伏发电量过剩,出现负电价,而夜晚则无光伏供电,电力供需时空错配问题日益突出。若电动汽车无序充电,将进一步加剧电网负荷波动。
车网互动的出现,为解决这一难题提供了理想方案。通过双向充电桩,电动汽车在停止运行时可与电网联接,在能源互联网的调控下,实现“低谷充电、高峰放电”,精准实现“削峰填谷”。中午光伏发电过剩时,电动汽车吸收多余电能;傍晚用电高峰且光伏缺位时,电动汽车向电网放电,有效平抑电网负荷波动,保障电网稳定运行。
更重要的是,车网互动为电动汽车用户和产业开辟了全新的价值空间。当前,新能源汽车市场竞争激烈,企业多聚焦于成本控制,却忽视了车网互动蕴含的巨大价值。对此,欧阳明高列举了数据进行阐述,以主流的磷酸铁锂电池为例,其衰减至70%时可满充满放3000次,日历寿命达10-15年。按单次续航500公里计算,500次循环即可满足家用轿车10-15年行驶25万公里的需求,意味着电池尚有2500次循环的富余容量。若按70千瓦时电池包计算,最大可储能近15万度电。以南方地区5毛钱的峰谷电价差计算,用户通过车网互动可获得7.5-8万元收益,这一收益甚至接近部分轿车的价格,让电动汽车从“消费品”转变为“赚钱工具”成为可能。
2025年,国家四部委已在上海等全国9个城市启动城市级车网互动示范工程,标志着车网互动从概念走向实践。用户、企业、地方政府可共同参与构建能源互联网平台,实现三方共赢,进一步推动新能源市场发展。除了与电网互动的V2G模式,车网互动还衍生出V2H(家庭备用电源)、V2B(楼宇供电)、V2mG(局域微网供电)等多种应用场景,覆盖家庭、楼宇、微网等不同层面,应用前景广阔。
03
技术护航:破解车网互动下的电池安全与寿命顾虑
尽管车网互动优势显著,但用户对电池安全与寿命的担忧,成为其推广普及的重要障碍。对此,欧阳明高表示,双向互动后,可以对电池安全和寿命进行更精细化管理,甚至有利于提升电池的安全和使用寿命。
析锂是导致电池起火事故和循环衰减的主要诱因。当充电速度过快时,电池负极电位过低,锂离子会析出形成锂金属枝晶,不仅浪费活性锂,还可能引发内短路。在传统充电模式下,电池要么充电要么放电,放电过程不受控,难以精准检测析锂情况。而车网互动的双向充放电特性,为析锂检测提供了新的思路——通过双向充电桩施加主动电流激励,增加了控制变量,可大幅提升析锂检测精度,及时发现并规避析锂风险。
双向脉冲技术则为电池寿命调控与健康保养提供了新手段。一方面,弛豫与反向电流能够使锂分布更加均匀,避免锂离子在电极表面聚集,从源头抑制析锂;另一方面,双向脉冲可实现电池预加热,尤其在低温环境下,加热能提升电池温度,强化锂离子输运,改善电池动力性、安全性与耐久性。此外,研究发现,电池存在容量“无损/改善”的双向工况区间,在特定范围内进行充放电,并不会对电池寿命造成损害。
针对用户担心的放电影响电池寿命问题,实际情况更为乐观。虽然车网互动会增加电池循环衰减,但却能显著改善日历寿命。电池日历寿命衰减主要源于满电状态下的搁置,而车网互动模式下,电池不会长期处于满电状态,从而减少搁置衰减。
在低温工况下,也有针对性策略。低温是影响电池性能的重要因素,会导致电池动力性下降、寿命衰减加速。通过双向脉冲加热,可在车辆启动前将电池加热至适宜温度;若在调频过程中电池温度降低,还可通过外部加热装置进一步控温,同时兼顾冷却与加热功能,大幅提升电池在寒冷环境下的性能与寿命。
04
未来展望:协同发展,开启新征程
欧阳明高认为,今年只是车网互动发展一个起点,2030年后其将逐步成为中国分布式储能的重要载体。
欧阳明高的判断依据,是新能源汽车高速增长下,带来的保有量激增。
根据预测,到2050年,电动汽车保有量至少有3.5亿辆,将近240亿度电,相当于目前中国每天电量的总消耗。欧阳明高表示,其中只要有一半可以使用,至少就有100亿度电可以使用,这就构成最大的短时储能。另外一部分依靠电池储能,中国目前电池储能是2亿千瓦时,2030年大概是9亿千瓦时,最终可能是20亿千瓦时。未来,电动车和储能电池会占到储能的主体部分。
此时,就可以展望下新能源电力的发展,即新能源汽车跟新能源电力协同互动,滚动发展。
事实上,电力结构转型正在发生,可再生能源正加速替代化石能源。2024年,我国风电、光伏发电量合计达1.83万亿千瓦时,占总发电量18%以上;2025年上半年,风光发电量占比进一步提升至23.7%,可再生能源累计装机达21.6亿千瓦,发电量占比突破39.7%。按照当前发展速度,2024-2030年平均每年风电、光伏装机增加约2.7亿千瓦(2023年、2024年分别新增2.9亿、3.7亿千瓦,2025年1-5月新增2.68亿千瓦),到2030年,风光发电总装机量将超过30亿千瓦,发电量预计达4.5万亿千瓦时。
参考国家电网预测,2030年全社会用电量约13.3万亿千瓦时,届时可再生能源发电量占比将超过50%,非化石能源将成为电力消费主体,标志着我国进入可再生能源消费为主体的新能源3.0时代。
在此背景下,电动汽车的环保属性与能效优势将进一步凸显。当绿电成为电力消费主体,电动汽车将成为真正的新能源汽车,且能效遥遥领先。从总效率来看,电动汽车可达77%,氢能汽车为33%,而采用电合成柴油、汽油的内燃机汽车仅为16%。更高的能效意味着更低的使用成本,再叠加车网互动带来的收益,电动汽车的市场竞争力将大幅提升。
产业融合方面,“交能融合”成为新趋势。光-储-氢-充-换-放综合能源补给系统将逐步普及,实现车-能-路-云一体化。以高速公路服务区为例,可构建“光伏廊道+储能电站+制加氢站+超级快充+重卡换电”的综合能源系统,短途场景采用电动重卡(续航200-500公里),长途场景使用氢能重卡(续航1000公里),同时配备备用机组应对极端天气,打造零碳交通服务区。此外,零碳矿山、零碳物流、零碳园区等场景也在加速落地,如在鄂尔多斯已启动相关示范项目建设。
在技术层面,欧阳明高判断,未来5年,全固态电池、车身钙钛矿技术、光伏闪充、车网互动四大技术将迎来大规模应用。全固态电池可大幅提升能量密度与安全性,当前仍需突破关键核心科学问题;车身钙钛矿技术若实现全车身覆盖,可使车辆日发电量达5-8度,满足上下班通勤用电需求,但需同步推动车身材料与结构革新;光伏闪充技术虽已出现,但技术门槛高,需解决析锂等安全问题;车网互动则需进一步完善技术体系与市场化机制。
欧阳明高还提醒道,国际车企正在大规模投入相关技术的研发。奔驰等国际车企已在全固态电池(续航1300公里车型已试车)、轴向磁通电机(功率密度比传统径向磁通电机高一倍)、钙钛矿叠层、滑板底盘、车网互动等领域全面布局。